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Elektromotorischer Antrieb für Arbeitsmaschinen mit hin und her gehender
Masse Beim elektromotorischen Antrieb von Arbeitsmaschinen mit hin und her gehender
Masse schwankt die Leistung, welche der Motor aufzubringen hat, periodisch mit der
doppelten Frequenz der Schwingung der hin und her gehenden Masse. Diese Leistungsschwankungen
können unter Umständen, z. B. bei Webstuhlantrieben, so groß werden, daß zeitweise
sich sogar die Leistungsrichtung umkehrt. Die Motoren werden dabei stark beansprucht,
und ihre Verluste und damit auch ihre Erwärmung werden durch :den Wechselanteil
der abgegebenen Leistung wesentlich höher als bei normaler Dauerbelastung. Dies
hat zur Folge, daß man' solche Motoren entweder überdimensionieren muß oder daß
man zu teuren Sonderkonstruktionen geführt wird, bei denen man, z. B. :durch Erhöhung
des Schlupfes (Rotorwiderstandes), die Schwingungsamplituden der Leistung zu vermindern
sucht.
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Die Erfindung bezieht sich nun auf einen elektrischen Antrieb mit
Wechselstrommotoren für Arbeitsmaschinen mit hin und her gehender Masse, z. B. für
Webstühle oder Kolbenkompressoren, bei dem die Ständer der Motoren, insbesondere
von Asynchronmotoren, in an sich bekannter Weise in der Umfangsrichtung drehbar
und federnd gelagert sind. Die Erfindung besteht nun darin, daß diese- drehbar und
federnd gelagerten Motorständer so mit ihrer schwingenden Ständermasse auf .die
Frequenz der durch die Arbeitsmaschinen verursachten Leistungspendelung abgestimmt
werden, daß die Phasenlage :der Ständerschwingung in ein günstiges Verhältnis zur
Phasenlage der erregenden Leistungsschwingung, deren Frequenz gleich :der doppelten
Frequenz der Schwingung der hin und her gehenden Masse ist, gebracht wird. Dies
gelingt dadurch, daß man die Abstimmung zwischen Feder und Masse des Motorständers
gerade auf die erregende Frequenz vornimmt; denn in diesem Falle schwingt die Geschwindigkeit
der Ständerbewegung in Phase mit der Leistung. Die Ständerschwingung ruft hierbei
eine periodische Veränderung der Schlüpfungsfrequenz des Motors hervor und verursacht
gleichzeitig eine zusätzliche periodische Änderung der elektrisch abgegebenen Leistung,
die unter der vorausgesetzten Phasenwahl gerade der vom Motor verlangten Leistung
entgegengeri-chtet ist, so daß die Leistungsmaxima vermindert, die Leistungsminima
erhöht werden. Der sich bewegende Motorständer
erzeugt also gerade
im Augenblick des maximalen oder minimalen Drehmoments zusätzliclie Schlupfbeträge
und verursacht ladurch, wie erwähnt, im Maximum eil: Verminderung der abgegebenen
Leistung, im Minimum eine Vermehrung dieser Leistung Insbesondere ist es dadurch
möglich, zu verhindern, daß das Leistungsminimum unter den Nullwert absinkt. Diese
Wirkung ist besonders wesentlich, weil bei sich Umkehrender Leistungs- (Drehmoment-)
Richtung wegen des Spiels im Getriebe jeder Maschine holte mechanische Beanspruchungen
und damit starker Verschleiß zu erwarten s i nd.
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Durch die Altstimmung nach der Erfindun- kann man die elektrische
@eist@ngsschwankung auf einen minimalen Betrag, nahezu bis auf Null, bringen, so
lall die Schwankungen der Antriebsleistung von den pendelnden Ständermassen allein
übernommen werden. Hierdurch ist es möglich, die Modellgröße des Motors bis um 304
und mehr zu vermindern egenüber einem elektromotorischen Antrieb' mit normalem Motor.
Die Abstimmung der Eigenfrequenz des verdrehbaren Ständers auf den Antriebstakt
muß relativ genau vorgenommen werden denn bei ungenauer Abstimmung steigt die elektrische
Leistungsschwankung stark an und kann schon bei einem mäßigen Überachuß der Eigenfrequenz
über die Taktzahl zu einer sehr großen elektrischen Leistungsschwankung führen,
da alsdann die Eigenfrequenzen der Ständerschwingungen und der L äuferleistungsschwankungen
zeitweise in Resonanz und Phasenübereinstimmung mit dem Schwingunsgtakt der Leistung
der anuetriebenen Arbeitsmaschine kommen.
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Um die Eigenfrequenz des Motorständers gut einstellen zu können, kann
die Federlänge oder das Trägheitsmoment des Ständers verändert werden. Zu letzterem
Zweck kann man Massen anbringen, deren Abstand von der Drehachse einstellbar ist,
indem man beispielsweise zwei symmetrisch zur Achse angeordnete Zusatzmassen als
Gewichtsmuttern auf je einem Schraubenbolzen anbringt, der an ,lein Gehäuse befestigt
ist.
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Bei richtiger Abstimmung der Eigenschwingung des Ständers schwingt
dieser mit ziemlich großen Winkelamplituden. Der Winkelausschlag hängt außer von
der relativen Pendelleistung
der angetriebenen Arbeitsniaschine (Wo ist die mittlere verlangte Arbeitsleistung,
Wa die diesem Mittelwert Überlagerte Wechselleistung) noch von der Anlaufzeitkonstante
Tu des Läufers samt den daran hängenden -lassen von der Winkelgeschwindigkeit o)o
des Läufers und von der 'Paktzahl 2, der Antriebsleistungsschwankung ab nach der
Formel:
und kann in Grenzfällen bis zu etwa -flietragen.
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Die Zeichnung zeigt verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung.
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111 (1t11 Fig. t und 2 ist eine Anordnung in Vorderansicht und im
Schnitt gezeichnet. Mit i ist der Rotor des Antriebsmotors, eines Asvnchronmotors,
bezeichnet, der vorteilhaft einen geringen Schlupf bei normaler Betriebsweise Haben
soll. Der Ständer des Motors trügt (las Bezugszeichen 2. Die Welle d des Motors
ist im Ständer gelagert, der Ständer selbst, wie in der Figur dargestellt, im Lagerbock
3. An dem Ständer ist eine Gabel befestigt, in welche die Feder 6 eingreift, die
im Lagerbock 3 befestigt ist. An Stelle der dargestellten Blattfeder 6 kann man
auch eine Torsionsfeder verwenden. Durch die Federanordnung wird erreicht, daß fier
Motorständer große Winkelausschläge machen kann. Die Abstimmung wird so vorgenommen,
daß die Masse des Ständers annähernd oder genau mit einer Frequenz schwingt, die
gleich der Frequenz der zu erwartenden Leistungsschwingung, also bei Webstühlen
gleich der doppelten Schußzahl je Sekunde ist. `Fenn man die Amplitude der elektrischen
Leistungsschwankung möglichst klein Balten will, so müssen die Reibungsverluste
der Pendelaufhängung möglichst gering sein. Zur Vermin derung der Reibungsverluste
kann man z. B.. wie in Fig. 3 gezeigt, die Lagerung des Gehäuses 2 ausschließlich
an der anderweitig gelagerten Motorwelle .l vornehmen.
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Um eine besonders reibungslose Lagerung des Ständers zu erreichen,
kann man den Ständer auch vollkommen in Federn ohne hesondere Lager aufhängen. Zweckm:ißig
versendet man hierzu ein Kreuzfeder- lenk an sich bekannter Art.
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Ein Kreuzfedergelenk, welches beim Antrieb gemäß der Erfindung verwendet
werden kann, ist in den Fig.. und j für sich und in den Fig. 6 und ; in Verbindung
mit dein Antriebsmotor jeweils schematisch dargestellt. In den Fig. d. 1111d 3 sind
zwei Körper ;7 und 8 durch zwei kreuzweise angeordnete Federn (9 un(i io verbunden.
Der Kreuzungspunkt i i der Federn ist bei gegeneinandergericliteten Bewegungen der
Körper; und 8 Drehpunkt für die Bewegung der beiden Körper. In den Fig. 6
und j sind die Körper ebenfalls, mit ; und 8 bezeichnet. Die Körper 8 bilden
in diesem Fall (las Traggestell für den Antriebsmotor i---.
Vorteilhaft
werden die Federn einstellbar gemacht, damit -der Antrieb beliebigen Schwingungen
der Arbeitsmaschine angepaßt werden kann. Die Einstellung der Federn kann beispielsweise
durch Änderung der Federlänge vorgenommen werden. .